بررسی اندازه هندسی شعاع قطره بر رفتار یک قطره در کانال عمودی سه بعدی در جریان آرام

در این مقاله، تاثیر اندازه شعاع قطره بر نحوه حرکت آن در یک کانال عمودی سه بعدی بررسی شده است. به این منظور، رفتار یک قطره سیال در جریان دوفازی به صورت عددی و با استفاده از روش حجم سیال در نرم افزار انسیس-فلوئنت ۲۰۲۲ شبیه سازی شده است. و برای جلوگیری از محدودیت بررسی حالات خاص، شبیه سازی به صورت بی بعد انجام شده است، و معادلات حاکم بر جریان و اثر کشش سطحی در فصل مشترک دو فاز لحاظ شده اند. با تغییر شعاع اولیه قطره، ویژگی هایی نظیر جابجایی عرضی قطره، تغییر شکل قطره، سرعت محوری و سرعت مرکز جرم قطره در راستای عرضی کانال و نحوه برهم کنش آن با سیال اطراف مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که اندازه قطره نقش تعیین کننده ای در دینامیک حرکت آن دارد؛ به گونه ای که با افزایش شعاع، قطره فاصله بیشتری نسبت به دیواره ی کانال حفظ می کند. تغییر شکل قطره تشدید شده و سرعت محوری قطره در راستای ارتفاع کانال افزایش می یابد همچنین سرعت مرکز جرم قطره در راستای عمود بر جریان کاهش می یابد. نتایج این تحقیق می تواند در طراحی و بهینه سازی سامانه های مبتنی بر جریان های دوفازی از جمله میکروکانال ها، مبدل های حرارتی، فرآیندهای جداسازی در صنایع شیمیایی، صنایع نفت و گاز و همچنین کاربردهای زیست پزشکی که انتقال و کنترل قطرات اهمیت دارد، مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

شعاع قطره ، جریان دوفازی ، روش حجم سیال ، بی بعد ، کشش سطحی